貴州畢節(jié)市巖溶發(fā)育影響因素及發(fā)育特征淺析

巴特爾，曾武林

(1.貴州省地質環(huán)境監(jiān)測院貴州淺層地溫能開發(fā)有限公司，貴州 貴陽550004;2.貴州省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質大隊，貴州 貴陽550008)

畢節(jié)市地處貴州省西北部，東鄰貴陽市和遵義市，南接安順市和六盤水市，西與云南省交界，北與四川省接壤，地理坐標:東經(jīng) 103°36'～106°44'，北緯 26°21'～ 27°47'，轄七星關區(qū)、大方、黔西、金沙、織金、納雍、威寧、赫章、百里杜鵑風景名勝區(qū)7縣2區(qū)250個鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、辦事處)，總面積26 853 km2。

區(qū)內巖溶發(fā)育強烈，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，生態(tài)破壞和環(huán)境污染嚴重，環(huán)境治理難度大。在新一屆省委省政府提出的“加快發(fā)展，加速轉型，推動跨域”主基調指引下，隨著工業(yè)化強省戰(zhàn)略和城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略在“十二五”期間的逐步實施，工程性缺水問題成為制約其社會經(jīng)濟發(fā)展的最大瓶頸。因此，研究分析區(qū)內巖溶發(fā)育特征及其影響因素對今后繼續(xù)實施的省地下水資源勘查找水工作及新一輪國土資源大調查工作有著十分重要的指導意義。

1 區(qū)域地質條件

畢節(jié)市地處滇東高原向黔中山原以及四川盆地過渡的斜坡地帶，地勢由西向東呈階梯狀下降。區(qū)內出露地層從老到新有震旦系、寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系等，其中二疊系、三疊系地層廣泛出露，構成了本區(qū)地層主體。

區(qū)內大地構造位置分跨揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱的畢節(jié)北東向構造變形區(qū)、貴陽復雜構造變形區(qū)、六盤水斷陷之威寧北西向構造變形區(qū)以及普安旋鈕構造變形區(qū)四個四級構造單元。由背、向斜組成的緊密褶皺帶在后期發(fā)育的北東向、北西向斷裂及南緣東西向斷裂的切割下，完整性大多遭到破壞。這種構造組合對區(qū)內含水巖組的出露狀態(tài)、巖溶地下水的補、徑、排條件及地下水的富集起到了制約、控制的作用。

根據(jù)出露地層巖性、地質構造及外地質營力作用性質等因素，區(qū)內地貌組合類型可劃分為溶蝕地貌、侵蝕構造地貌、溶蝕—侵蝕地貌、剝蝕構造地貌和堆積地貌五類。

2 影響巖溶發(fā)育的因素

2.1 巖性是巖溶發(fā)育的基礎

巖溶是指水對可溶性巖石(碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物巖等)進行以以化學溶蝕作用為特征(并包括水的機械侵蝕和崩塌作用、以及物質的攜出、轉移和再沉積)的綜合地質作用，以及由此所產(chǎn)生的現(xiàn)象的統(tǒng)稱。

巖溶發(fā)育的過程是巖性構造場、水動力場和水化學場以及氣候條件等因素綜合影響下進行的，其中碳酸鹽巖類巖石中所含鈣、鎂氧化物及酸不溶物含量的比例主導了巖溶發(fā)育的速度和強度。

區(qū)內碳酸鹽巖可分為純碳酸鹽巖類、不純碳酸鹽巖類及不純碳酸鹽巖與碎屑巖類。純碳酸鹽巖類系指連續(xù)型石灰?guī)r類、白云巖類、或兩者互層類巖組;不純碳酸鹽巖類系指泥質灰?guī)r、泥質白云巖、硅質灰?guī)r等可溶性巖石;不純碳酸鹽巖與碎屑巖類組合多為不純碳酸鹽巖夾碎屑巖或與之呈互層狀產(chǎn)出。

2.1.1 純碳酸鹽巖巖溶層組

主要包括三疊系下統(tǒng)茅草鋪組(T1m)、夜郎組玉龍山段(T1y2)、二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)、棲霞組(P2q)、石炭系上統(tǒng)馬坪組(C3mp)、黃龍組(C3hn)、下統(tǒng)擺佐組(C1b)、泥盆系上統(tǒng)堯梭組(D3y)、望城坡組(D3w)以及寒武系中上統(tǒng)婁山關群(∈2～3ls)、震旦系燈影組(Zbdn)等地層，巖性為質純層厚的石灰?guī)r、白云質灰?guī)r、白云巖，沉積厚度大，地層分布連續(xù)。

在巖性為石灰?guī)r、白云質灰?guī)r占主導的碳酸鹽巖類地層分布區(qū)，巖溶發(fā)育以橫向作用為主的地區(qū)以威寧縣中部的高原面為代表，其垂直循環(huán)帶較薄，地形切割程度較弱，塑造的正地形常為丘峰、溶丘，而負地形則多為平坦的谷地或淺切的洼地，地下水水位埋深淺，并出露有較多的巖溶潭;巖溶發(fā)育以垂向作用為主的地區(qū)分布在三岔河、六沖河、牛欄江、赤水河等深切河谷的岸坡地帶，其垂直循環(huán)帶厚度較大，地形切割較為強烈，巖溶地貌以峰叢洼地為主，洼地小者平面形態(tài)呈圓形、橢圓形，直徑100～300 m，大者多為長條形，長軸長100～500 m，洼地中往往疊置有漏斗、伏流入口、落水洞等垂直巖溶形態(tài)，巖溶發(fā)育的繼承性特征明顯，地下水常以獨立的通道縱橫運動，以適應快速下降的區(qū)域排泄基準面，因而地下水水位埋藏較深，地下一般發(fā)育有結構較復雜的地下河系統(tǒng)。

巖性為白云巖為主的地層在金沙縣的巖孔、箐門、大方縣的雨沖、大水等地分布較為集中。其中，巖孔區(qū)域的巖溶發(fā)育以橫向作用為主，垂直循環(huán)帶較薄，塑造的地貌形態(tài)為溶丘谷地、溶丘洼地，谷地多為開放型，洼地呈淺碟狀，地下水水位埋深較淺，泉水出露密集;箐門、雨沖、大水等地，巖溶發(fā)育則以垂向作用為主，垂直循環(huán)帶厚度大，地形切割強烈，塑造的地貌景觀多為具線性侵蝕特征的峰叢槽谷，槽谷橫斷面多為“V”字形，并缺乏典型巖溶個體形態(tài)。

2.1.2 不純碳酸鹽巖巖溶層組

主要指三疊系中統(tǒng)獅子山組(T2sh)、下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組(T1yn)、石炭系下統(tǒng)大塘組(C1d)、寒武系下統(tǒng)清虛洞組(∈1q)等地層，巖性為灰?guī)r、泥質灰?guī)r、泥質白云巖。

本巖組分布區(qū)多處于深切河谷斜坡地帶，巖溶發(fā)育以垂向作用為主，其中以織金三糖、大方馬場、納雍煙長等地較為典型。其垂直循環(huán)帶較厚，塑造的地貌景觀主要有丘峰洼地、丘峰槽谷、峰叢谷地、峰叢槽谷等類型，地表常見落水洞、漏斗等垂向巖溶個體形態(tài)，地下亦能形成單枝狀地下河。

2.1.3 不純碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶層組

主要指三疊系中統(tǒng)松子坎組(T2s)、關嶺組(T2g)，巖性為泥質白云巖、白云質灰?guī)r與泥巖、頁巖互層。

平面上本巖組多呈緊密的條帶狀分布，由于可溶巖在溶蝕過程中受到非可溶巖的制約，巖溶發(fā)育通常沿可溶巖與非可溶巖之間的接觸帶進行，并以水平作用為主，向深性較差，巖溶地貌與侵蝕類地貌平行于地層走向發(fā)育，多形成丘狀中低山和脊狀峰叢低中山，其間分布有盆狀洼地，洼地底部偶見落水洞，地下水埋深較淺，地表出露泉水流量小，動態(tài)變化大，地下無較大規(guī)模的巖溶管道。

2.2 地質構造形跡控制著可溶性巖石的產(chǎn)出狀態(tài)并為巖溶發(fā)育提供活動空間

2.2.1 褶皺構造

不同類型的褶皺構造控制著可溶巖的產(chǎn)出狀態(tài)，進而影響著巖溶發(fā)育程度。舒緩型褶皺，巖層傾角平緩，碳酸鹽巖展布寬闊，巖溶橫向及垂向作用均得以充分展現(xiàn)。巖體內發(fā)育的溶蝕裂隙、孔隙為富含二氧化碳的大氣降水提供了儲集和運移空間，增強了水對巖石的溶蝕作用，為巖溶化進程持續(xù)不斷的進行創(chuàng)造著有利條件，因而巖溶化程度較高。如織金縣城區(qū)域在軸向呈北東向展布的舒緩型珠藏向斜控制下塑造的峰叢谷地、峰叢槽谷地貌區(qū)，廣泛出露二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)石灰?guī)r，巖體內北東、北西向兩組裂隙發(fā)育強烈，單枝狀地下河、多層溶洞及落水洞較為發(fā)育;北西向展布的威水復式褶皺帶，石炭系、二疊系石灰?guī)r、白云質灰?guī)r、白云巖等純碳酸鹽巖大面積分布，塑造的地貌類型為丘峰谷地及溶丘洼地，沿北西方向展布的溶蝕裂隙、淺碟狀洼地、落水洞、漏斗分布密集，溶丘緩坡處常見石芽、溶溝、石柱等巖溶個體形態(tài)，沿構造軌跡發(fā)育有單枝狀地下河。

背、向斜組成的緊密褶皺帶由于碳酸鹽巖與碎屑巖呈條帶狀產(chǎn)出，巖溶橫向發(fā)育受到極大限制而多沿巖層走向進行，狹窄的谷地中地下水水位埋深較淺，常出露有巖溶潭以及與地層走向一致的單枝狀地下河，沿地層傾向則發(fā)育一系列槽谷。如畢節(jié)市燕子口向斜，其核部為侏羅系碎屑巖，兩翼出露三疊系、二疊系碳酸鹽巖夾碎屑巖類地層，溶蝕作用主要在層間裂隙及橫張節(jié)理裂隙間進行。

2.2.2 斷裂構造

斷裂及其衍生的構造由于巖石破碎形成的破裂巖帶及影響破裂巖帶成為巖溶作用最活躍、巖溶發(fā)育最先選擇的區(qū)域，沿斷裂帶往往能形成地下河管道或發(fā)育一定規(guī)模的線型谷地。如大方縣馬場鎮(zhèn)鼠場谷地系追蹤一組東西向斷裂而形成的斷陷谷地，谷地內出露三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組碳酸鹽巖，地表落水洞、洼地呈串珠狀排列，地下則發(fā)育有單枝狀地下河。

2.3 地表水文網(wǎng)的切割深淺影響著巖溶發(fā)育的向深性

區(qū)內分布的地表河流多發(fā)育在其集雨面積內，地下水排泄基準面決定著流域內地下水的徑流方向。地表水系對碳酸鹽巖巖組的切割深淺對地下水運動特征有著深刻影響，從而控制著巖溶發(fā)育的向深性。

威寧縣艾家坪至迤那的烏江水系與牛欄江、橫江水系分水嶺地帶以及牛欄江、橫江、烏江上游的六沖河、三岔河與赤水河河谷裂點至分水嶺區(qū)域，地表水系切割程度較弱，水力坡度較緩，巖溶發(fā)育以橫向作用為主，塑造的地貌景觀多為溶丘谷地、溶丘洼地，相對高差一般在數(shù)十米以內，地形相對平坦，地下水水位埋深較淺，分布有眾多的巖溶潭;牛欄江、橫江、烏江上游六沖河、三岔河以及赤水河河谷裂點以下的斜坡地區(qū)，因河流下切作用強烈而導致碳酸鹽巖分布區(qū)垂直循環(huán)帶厚度劇增，巖溶發(fā)育的向深性顯著增強，地貌組合形態(tài)主要為峰叢洼地、峰叢槽谷等，地表典型巖溶個體形態(tài)分布密集，地下發(fā)育有地下河管道。

3 巖溶發(fā)育特征

3.1 方向性

區(qū)內巖溶發(fā)育普遍沿層間裂隙及構造線展布方向進行。由于層間裂隙能為巖溶水提供活動空間，加之與其它裂隙的組合，故沿巖層傾向方向往往發(fā)育有較大的溶洞或伏流入口等巖溶個體形態(tài)，而碳酸鹽巖與碎屑巖接觸帶，由于受后期構造變動產(chǎn)生層間滑動以及碎屑巖阻水等因素影響，巖溶一般較為發(fā)育，接觸帶上常見出露巖溶大泉或循接觸帶發(fā)育有地下河管道。

構造對巖溶發(fā)育的影響是通過巖體受力破裂后產(chǎn)生變形而實現(xiàn)的，故具線性特征。舒緩型褶皺區(qū)碳酸鹽巖分布連續(xù)，出露范圍廣，巖體內呈“X”型展布的節(jié)理裂隙及張裂隙系統(tǒng)往往是大氣降水下滲的良好通道，這就為巖溶作用持續(xù)不斷的進行提供了場所，巖溶發(fā)育的線性特征就沿裂隙延伸方向體現(xiàn)出來。

緊密褶皺區(qū)的巖溶發(fā)育則多遵循碳酸鹽巖巖體內的層間裂隙和橫張裂隙進行，盡管缺乏典型巖溶個體形態(tài)，但條形谷地、洼地、槽谷、地下河管道的延伸走向皆與此相關。

各種力學性質的斷裂對地下水的運移十分有利，斷裂帶往往成為巖溶發(fā)育最先選擇的最佳部位，沿斷裂帶呈串珠狀分布的洼地、落水洞以及與斷裂走向基本一致的地下河管道是區(qū)內常見的巖溶景觀，這就較好的詮釋了巖溶發(fā)育方向與構造線走向間的線性耦合關系。

3.2 繼承性

具體表現(xiàn)為在發(fā)育規(guī)模較大的谷地、洼地、槽谷內后期發(fā)育了小的封閉洼地，洼地中又疊置發(fā)育了漏斗、落水洞、地下河天窗、豎井等垂向巖溶形態(tài)，較典型的如畢節(jié)市燕子口鄉(xiāng)以西至云南省界間的峰叢洼地地貌區(qū)，洼地中多疊置發(fā)育有落水洞、漏斗等巖溶形態(tài)。

3.3 多層性

勘查區(qū)零星分布的、海拔在2 600～2 900 m的大婁山期剝夷面多呈巖溶中山及峰叢槽谷地貌，其間發(fā)育有洼地、落水洞等巖溶個體形態(tài);海拔1 900～2 500 m的山盆期二級剝夷面構成了烏江與金沙江以及烏江與北盤江分水嶺，高原面上為比高相對較矮的溶丘、丘峰，塑造的地貌景觀以丘峰洼地、溶丘洼地為主，地形平緩開闊，1 900～1 950 m及2 300～2 500 m兩個高程段多發(fā)育有溶洞;晚近期的掀斜隆升造貌作用使區(qū)內巖溶發(fā)育進入烏江期，三岔河、六沖河、赤水河、橫江、牛欄江等主干河流下切強烈，形成深切峽谷地形，巖溶發(fā)育由以水平作用為主轉為以垂向作用為主，溶洞層的分布高程相應地降為1 450～1 600 m。

4 結語

本文研究的成果依托《貴州省畢節(jié)市地下水資源勘查報告》，受工作時間和工作精度等因素的限制，對區(qū)內巖溶發(fā)育影響因素及發(fā)育特征分析不夠深入，但對今后地下水勘查找水工作及新一輪國土資源大調查工作仍具有一定的指導意義。

［1］王偉，曾武林，等.貴州省畢節(jié)地區(qū)地下水資源勘查報告.2010.

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